PSYONIC通過3D打印打造仿生手，普及機器人技術助力自主性提升

南極熊導讀：PSYONIC是3D打印假肢技術領域的先驅(qū)，由Aadeel Akhtar博士創(chuàng)立，使命是使高質(zhì)量、高性能的機器人肢體能夠為所有人所用。公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Aadeel Akhtar解釋了如何通過3D打印技術提高截肢者的自主性和生活質(zhì)量。

△Psyonic創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Aadeel Akhtar

創(chuàng)造經(jīng)濟實惠的仿生肢體之夢

2015年，Aadeel Akhtar博士以一個長期懷有的夢想創(chuàng)立了PSYONIC，那就是設計既經(jīng)濟實惠又易于使用的仿生肢體。這一靈感來自于一次巴基斯坦之行，在那里Akhtar遇到了一個小女孩，她因為右腿截肢而使用一根簡單的樹枝作為拐杖。這一令人心酸的場景深深觸動了他，并激發(fā)了他開發(fā)可獲取的仿生肢體的夢想。

在伊利諾伊大學攻讀博士學位期間，Akhtar在2014年得到了前往厄瓜多爾的機會。在那里，他在一位名叫Juan Suquillo的患者身上測試了“能力之手”的早期原型。Suquillo在35年前的一場爆炸中失去了他的右手。雖然他可以使用傳統(tǒng)假肢，但他夢想可以像往常一樣可以握住物體。這種愿景凸顯Akhta工作的重要性，能夠顯著改善截肢者的生活質(zhì)量。

△手指尖的傳感器在抓握物體時檢測壓力，并通過振動將這種感覺傳遞到手臂

增材制造技術與PSYONIC的創(chuàng)新之旅

自成立以來，公司一直致力于通過應用增材制造技術使先進的機械肢體能夠為大眾所用。在九年的時間里，通過九次連續(xù)的迭代，完善了它們的旗艦產(chǎn)品——仿生手 Ability Hand。PSYONIC最初利用FDM技術創(chuàng)建3D打印的手部模型，并且這些模型是免費提供給用戶的。之后，公司轉(zhuǎn)向設計自己專屬定制的模型。

這種做法使得PSYONIC在利用增材制造以成本效益高的方式生產(chǎn)先進仿生肢體方面積累了豐富的經(jīng)驗。與患者和醫(yī)療保健專業(yè)人員的持續(xù)對話突顯了一個主要問題：高端假肢由于剛性成分，容易因定制的注塑和機械加工而斷裂。而PSYONIC通過采用更靈活的機器人方法來解決這個問題，集成了硅膠和橡膠等材料來補充3D打印的內(nèi)部組件，從而提高了抗沖擊性。公司還在最終產(chǎn)品的制造中引入了SLA和SLS打印等先進技術。

△每根手指都能夠承受鈍性沖擊而不斷裂

制作假肢時使用了哪些3D打印技術

在創(chuàng)造旗艦產(chǎn)品Ability Hand仿生手的過程中，采用了多種增材制造技術。這些技術包括使用Prusa和Mosaic等品牌的FDM打印機，F(xiàn)ormLabs等設備的SLA打印，以及SinterIt等設備的SLS打印。生產(chǎn)的組件包括手指、手掌和內(nèi)部結(jié)構元件，這些元件通過使用碳纖維、彈簧鋼和硅膠等材料進行加固。SLA打印也被用來制作生產(chǎn)模具、連接器、開關和適配器。

制作3D打印假肢采用哪些步驟

制造過程包括幾個基本步驟。首先，組裝傳動裝置，包括電機、編碼器和變速箱。然后，制造手指，這個過程包括構建內(nèi)部骨骼、硅膠成型、集成壓力傳感器，并將金屬附著到傳動裝置上。手掌也使用碳纖維加固材料制造，以確保強度。電子組件至關重要，手掌中的打印電路板負責電機控制和與其它設備的藍牙通信。最后，使用防水織物和密封件確保完全防水。

仿生手組裝完成后，會送給專業(yè)臨床醫(yī)生，由他們?yōu)榛颊哌M行安裝。然后，患者定制一個特殊的插座，將仿生手連接到自己的殘肢上?；颊呖梢允褂眉∪鈧鞲衅髦庇^地控制仿生手。

△通過3D打印技術，新的假肢不僅價格更便宜，而且性能更強

PSYONIC未來的發(fā)展計劃

公司目前正在積極研究兩個主要領域：首先，將它們的設備與人體骨骼直接整合；其次，直接神經(jīng)控制的可能性，使手指能夠運動和感知。公司的目標是在五年內(nèi)開發(fā)出一種能夠支持鐵人三項的輔助腿。

值得注意的是，仿生手正在全球范圍內(nèi)的機器人上使用，甚至被NASA和Meta等機構考慮用于太空應用。如果有人正在設計一個機器人來完成類似于人類所執(zhí)行的任務，那么仿生手由于設計特點和功能，可能是一個非常合適的選擇之一。